PCM编码实验报告Word格式.doc
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译
分路
收
图4.1pcm数字电话终端机的结构示意图
1、实验原理和电路说明
pcm编译码系统由定时部分和pcm编译码器构成,电路原理图附于本章后.
pcm编译码原理
为适应语音信号的动态范围,实用的pcm编译码必须是非线性的.目前,国际上采用的均是折线近似的对数压扩特性.itu-t的建议规定以13段折线近似的a律(a=87.56)和15段折线近似的μ律(μ=255)作为国际标准.a律和μ律的量化特性初始段如图4.2和图4.3所示.a律和μ律的编译码表分别列于表1和表2.(附本章后)这种折线近似压扩特性的特点是:
各段落间量阶关系都是2的幂次,在段落内为均匀分层量化,即等间隔16个分层,这些对于用数字电路实现非线性编码与译码是极为方便的.?
pcm编译码器简介
鉴于我国国内采用的是a律量化特性,因此本实验采用tp3067专用大规模集成电路,它是cmos工艺制造的单片pcma律编译器,并且片内带输入输出话路滤波器.tp3067的管脚如图4.4所示,内部组成框图如图4.5所示.tp3067的管脚定义简述如下:
(1)vpo+收端功率放大器的同相输出端.
(2)gnda模拟地.所有信号都以此管脚为参考.(3)vpo-收端功放的反相输出端.(4)vpi收端功放的反相输入端.
(5)vfro接收部分滤波器模拟输出端.(6)vcc+5v电压输入.
(7)fsr接收部分帧同步时隙信号,是一个8khz脉冲序列.(8)dr接收部分pcm码流解码输入端.
(9)bclkr/clksel位时钟(bitclock),它使pcm码流随着fsr上升沿逐位移入dr端,位时钟可以为从64khz到2048mhz的任意频率.或者作为一个逻辑输入选择1536mhz,1544mhz或
2048mhz,用作同步模式的主时钟.
(10)mclkr/pdn接收部分主时钟,它的频率必须为1536mhz,1544mhz或2048mhz.可以和mcklx
异步,但是同步工作时可达到最佳状态.当mclkx接低电平,mclkr被选择为内部时钟,当mclkx接高电平,该芯片进入低功耗状态.
(11)mclkx发送部分主时钟,必须为1536mhz,1544mhz或2048mhz.可以和mclkr异步,但是同步工作时可达到最佳状态.
(12)bclkx发送部分时钟,使pcm码流逐位移入dr端.可以为从64khz到2048mhz的任意频率,但必须和mclkx同步.
(13)dx发送部分pcm码流编码输出端.
(14)fsx发送部分帧同步时隙信号,为一个8khz的脉冲序列.(15)tsx漏极开路输出端,它在编码时隙输出低电平.
(16)anlb模拟反馈输入端.在正常工作状态下必须置成逻辑0.当置成逻辑1时,发送部分滤波器的输入端并不与发送部分的前置滤波器相连,而是和接收部分功放的vpo+相连.(17)gsx发送部分输入放大器的模拟基础,用于在外部同轴增益.(18)vfxi发送部分输入放大器的反相输入端。
(19)vfxi发送部分输入放大器的同乡输入端。
(20)v58接-5v电源
vpo+gndavpo-vpivfrovccfsrdrbclkr/clksetmclkr/pdn
12345678910
201918
vbbvfxi+vfxi-gsxanlbtsxfsxdxbclkxmclkx
tp3067
17161514131211
图4.4tp3067管脚图
定时部分
tp3067编译码器所需的定时脉冲均由定时部分提供。
这里只需要主时钟2048khz和帧定时8khz信号。
为了简化实验内容,本实验系统的编译码部分公用一个定时源以确保发收时隙的同步。
在实际的pcm数字电话设备中,必须有一个同步系统来保证发收同步的。
dr
tsx
fsxbclkx
bclkr/mclkr/
pdnclkset
四、实验仪器
可选仪器
五、实验内容
(一)、电源检查
使用万用表检测实验箱的电源接入点和gnd之间是否有短路现象,
如果有则禁止继续
实验.
在实验箱中使用了7805和7905芯片来保护实验板电子元器件,由于稳压器需要一定的电压差,故电路板上+5v,-5v的电源需要由+7v,-7v的电源通过稳压来提供.两组电源的接入点请参考电路板上的印刷文字.
在连接电源和实验箱之前,一定要用万用表确认两组电源的电压极性和电压值正确,在确认完全无误之前不允许将实验箱和电源连接.
(二)、时钟部分
本实验箱中所有的时隙都是从频率为4096khz的主振分频得到.4096khz的主振首先经分频后得到2048khz的位定时,再经分频分相后得到8khz的主同步时钟和路时钟.用示波器在测试点
(1)观察主振波形,并测量其频率.在测试点
(2),(3)和(4)观测其它时钟信号.
(三)、pcm编译码器
将音频信号发生器输出的音频信号从(5′)~(5)输入,其中5为gnd,5′为信号输入端.
输入信号的频率为1khz,幅度为2v(峰峰值),在测试点(6)可观察到pcm编码输出的码流.(需要指出的是,由于我们只在一个时隙上工作,而标准的基群信号中间包括32个时隙,由于没有在其它时隙进行编码,因此编码器只在一个时隙上有输出,然后慢慢衰竭,这样从表明上看起来pcm输出码流象一个衰减振荡).
用连接线连接插孔(6)—(7),则在测试点(8)可观察到经译码和和接收低通滤波器恢复出的音频信号.比较该信号与输入信号的差别.
(四)、系统性能测试
系统性能测试有三项指标,即动态范围,信噪比特性,空载噪声和频率特性.
1、动态范围
在满足一定信噪比(s/n)条件下,编译码系统所对应的音频信号的幅度范围定义为动态
范围,如图4.6所示.在这里我们在音频信号的频率1000hz时进行测量.动态范围的测试框图如图4.7所示.
302010
(s/n)(db)
-50
图
-40-30-20-100
(dbmo)
4.6pcm编译码系统动态范围样板值篇二:
实验十一:
pcm编译码实验报告
实验报告
哈尔滨工程大学教务处制
实验十一pcm编译码实验
1.掌握pcm编译码原理。
2.掌握pcm基带信号的形成过程及分接过程。
3.掌握语音信号pcm编译码系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。
二、实验仪器
1.双踪示波器一台2.通信原理ⅵ型实验箱一台
3.m3:
pcm与adpcm编译码模块和m6数字信号源模块4.麦克风和扬声器一套
三、实验步骤
1.实验连线
关闭系统电源,进行如下连接:
非集群方式
2.熟悉pcm编译码模块,开关k1接通sl1,打开电源开关。
3.用示波器观察sta、stb,将其幅度调至2v。
4.用示波器观察pcm编码输出信号。
当采用非集群方式时:
测量a通道时:
将示波器ch1接sla(示滤波器扫描周期不超过sla的周期,
以便观察到一个完整的帧信号),ch2接pcmaout,观察编码后的数据与时隙同步信号的关系。
测量b通道时:
将示波器ch1接slb,(示滤波器扫描周期不超过slb的周期,
以便观察到一个完整的帧信号),ch2接pcmbout,观察编码后的数据与时隙同步信号的关系。
当采用集群方式时:
将示波器ch1接sl0,(示滤波器扫描周期不超过sl0的周期,
以便观察到一个完整的帧信号),ch2分别接sla、pcmaout、slb、pcmbout以及pcm_out,观察编码后的数据所处时隙位置与时隙同步信号的关系以及pcm信号的帧结构(注意:
本实验的帧结构中有29个时隙是空时隙,sl0、sla及slb的脉冲宽度等于一个时隙宽度)。
开关s2分别接通sl1、sl2、sl3、sl4,观察pcm基群帧结构的变化情况。
5.用示波器观察pcm译码输出信号
示波器的ch1接sta,ch2接sra,观察这两个信号波形是否相同(有相位差)。
6.用示波器定性观察pcm编译码器的动态范围。
将低失真低频信号发生器输出的1khz正弦信号从sta-in输入到mc145503编码器。
示波器的ch1接sta(编码输入),ch2接sra(译码输出)。
将信号幅度分别调至大于5vp-p、等于5vp-p,观察过载和满载时的译码输出波形。
再将信号幅度分别衰减10db、20db、30db、40db、45db,观察译码输出波形。
篇三:
4.pcm编译码-通信原理实验报告
计算机与信息工程学院验证性实验报告
1.用示波器观察两路音频信号的编码结果,观察pcm基群信号。
2.改变音频信号的幅度,观察和测试译码器输出信号的信噪比变化情况。
3.改变音频信号的频率,观察和测试译码器输出信号幅度变化情况。
1.点到点pcm多路电话通信原理
脉冲编码调制(pcm)技术与增量调制(δm)技术已经在数字通信系统中得到广泛应用。
当信道噪声比较小时一般用pcm,否则一般用δm。
目前速率在155mb以下的准同步数字系列(pdh)中,国际上存在a解和μ律两种pcm编译码标准系列,在155mb以上的同步数字系列(sdh)中,将这两个系列统一起来,在同一个等级上两个系列的码速率相同。
而δm在国际上无统一标准,但它在通信环境比较恶劣时显示了巨大的优越性。
点到点pcm多路电话通信原理可用图9-1表示。
对于基带通信系统,广义信道包括传输媒质、收滤波器、发滤波器等。
对于频带系统,广义信道包括传输媒质、调制器、解调器、发滤波器、收滤波器等。
点到点pcm多路电话通信原理框图
本实验模块可以传输两路话音信号。
采用tp3057编译器,它包括了图9-1中的收、发低通滤波器及pcm编译码器。
编码器输入信号可以是本实验模块内部产生的正弦信号,也可以是外部信号源的正弦信号或电话信号。
本实验模块中不含电话机和混合电路,广义信道是理想的,即将复接器输出的pcm信号直接送给分接器。
2.pcm编译码模块原理
本模块的原理方框图图9-2所示,电原理图如图9-3所示(见附录),模块内部使用+5v和-5v电压,其中-5v电压由-12v电源经7905变换得到。
pcm编译码原理方框图
该模块上有以下测试点和输入点:
bspcm基群时钟信号(位同步信号)测试点?
sl0?
sla?
slb?
srb?
sta?
sra?
stb?
pcm
pcm基群第0个时隙同步信号
信号a的抽样信号及时隙同步信号测试点信号b的抽样信号及时隙同步信号测试点信号b译码输出信号测试点输入到编码器a的信号测试点信号a译码输出信号测试点输入到编码器b的信号测试点pcm基群信号测试点
pcm-a信号a编码结果测试点?
pcm-b信号b编码结果测试点?
sta-in外部音频信号a输入点?
stb-in外部音频信号b输入点本模块上有三个开关k5、k6和k8,k5、k6用来选择两个编码器的输入信号,开关手柄处于左边(sta-in、stb-in)时选择外部信号、处于右边(sta-s、stb-s)时选择模块内部音频正弦信号。
k8用来选择slb信号为时隙同步信号sl1、sl2、sl5、sl7中的某一个。
图中各单元与电路板上元器件之间的对应关系如下:
·
晶振u75:
非门74ls04;
cry1:
4096khz晶体·
分频器1u78:
a:
u78:
d:
触发器74ls74;
u79:
计数器74ls193·
分频器2u80:
计数器74ls193;
b:
触发器74ls74·
抽样信号产生器u81:
单稳74ls123;
u76:
移位寄存器74ls164·
pcm编译码器au82:
pcm编译码集成电路tp3057(cd22357)·
pcm编译码器bu83:
帧同步信号产生器u77:
8位数据产生器74hc151;
u86:
a:
与门7408·
正弦信号源au87:
运放ua741·
正弦信号源bu88:
复接器u85:
或门74ls32
晶振、分频器1、分频器2及抽样信号(时隙同步信号)产生器构成一个定时器,为两个pcm编译码器提供2.048mhz的时钟信号和8khz的时隙同步信号。
在实际通信系统中,译码器的时钟信号(即位同步信号)及时隙同步信号(即帧同步信号)应从接收到的数据流中提取,方法如实验五及实验六所述。
此处将同步器产生的时钟信号及时隙同步信号直接送给译码器。
由于时钟频率为2.048mhz,抽样信号频率为8khz,故pcm-a及pcm-b的码速率都是2.048mb,一帧中有32个时隙,其中1个时隙为pcm编码数据,另外31个时隙都是空时隙。
pcm信号码速率也是2.048mb,一帧中的32个时隙中有29个是空时隙,第0时隙为帧同步码(×
1110010)时隙,第2时隙为信号a的时隙,第1(或第5、或第7—由开关k8控制)时隙为信号b的时隙。
本实验产生的pcm信号类似于pcm基群信号,但第16个时隙没有信令信号,第0时隙中的信号与pcm基群的第0时隙的信号也不完全相同。
由于两个pcm编译码器用同一个时钟信号,因而可以对它们进行同步复接(即不需要进行码速调整)。
又由于两个编码器输出数据处于不同时隙,故可对pcm-a和pcm-b进行线或。
本模块中用或门74ls32对pcm-a、pcm-b及帧同步信号进行复接。
在译码之前,不需要对pcm进行分接处理,译码器的时隙同步信号实际上起到了对信号分路的作用。
四、实验步骤
1.熟悉pcm编译码单元工作原理,开关k9接通8khz(即k9置为1000状态),开关k8置为sl1(或sl5、sl7),开关k5、k6分别置于sta-s、stb-s端,接通实验箱电源。
sta-s端波形
stb-s端波形
2.用示波器观察sta、stb,调节电位器r19(对应sta)、r20(对应stb),使正弦信号sta、stb波形顶部不失真(峰峰值小于5v)。
正弦信号sta、stb波形
3.用示波器观察pcm编码输出信号。
示波器ch1接sl0,(调整示波器扫描周期以显示至少两个sl0脉冲,从而可以观察完整的一帧信号)ch2分别接sla、pcm-a、slb、pcm-b以及pcm,观察编码后的数据所处时隙位置与时隙同步信号的关系以及pcm信号的帧结构(注意:
sla波形篇四:
项目二
实验十一pcm编译码实验
一、实验目的
1.掌握pcm编码原理。
1.双踪示波器一台
2.通信原理vi型实验箱一台
3.m3:
pcm与adpcm编译码模块和m6数字信号源模块
4.麦克风和扬声器一套
三、实验原理及基本内容
脉冲编码调制(pcm)技术与增量调制(△m)技术已经在数字通信系统中得到广泛应用。
当信道噪声较小时一般用pcm,否则一般用△m。
目前速率在155mb以下的准同步数字系列(pdh)中,国际上存在a律和u律两种编译码标准系列,在155mb以上的同步数字系列(sdh)中,将这两个系列统一起来,在同一个等级上两个系列的码速率相同,而△m在国际上无统一标准,但它在通信环境比较恶劣时显示了巨大的优越性。
点到点pcm多路电路通信原理可用11—1表示。
采用mc145503编译器,它包括了图11—1中的收、发低通滤波器及pcm编译码器。
编码器输入信号可以是本实验系统内部产生的正弦信号,也可以是外部信号源的正弦信号或电话信号。
本实验模块中不含电话机和混合电路,广义信道时理想的,即将复接器输出的pcm信号直接送给分接器。
2.pcm编译模块原理
本模块的原理方框图及电路图如图11-2及图11-3所示。
bspcm基群时钟信号(位同步)测试点
sl0pcm基群第0个时隙同步信号
sla信号a的抽样信号及时隙同步信号测试点
slb信号b的抽样信号及时隙同步信号测试点
srb信号b译码输出信号测试点
sta输入到编码器a的信号测试点
stb输入到编码器b的信号测试点
pcm_outpcm基群信号输出点
pcm_inpcm基群信号输入点
pcmaout信号a编码结果输出点
pcmbout信号b编码结果输出点
pcmain信号a编码结果输入点
pcmbin信号b编码结果输入点
本模块上有s2这个拔码开关,用来选择slb信号为时隙同步信号sl1、sl3、sl5、sl6中的任一个。
图11-2各单元与图11-3中的元器件之间的对应关系如下:
晶振x1:
4.096mhz晶振
分频器1/2u1:
74ls193;
u6:
74hc4060
抽样信号产生器u5:
74hc73;
u2:
74hc164
pcm编译器au10:
pcm编译码集成电路mc145503
pcm编译器bu11:
pcm编译码集成电路mcl45503
帧同步信号产生器u3:
8位数据产生器74hc151;
u4:
a:
与门7408
复接器u9:
晶振、分频器1、分频器2及抽样信号(时隙同步信号)产生器构成一个定时器,为两个pcm编译码提供2.048mhz的时钟信号和8khz的时隙同步信号。
在实际通信系统中,译码器的时钟信号(即位同步信号)及时隙信号(即帧同步信号)应从接收到的数据流中提取,方法如实验五及实验六所述。
由于时钟频率为2.048mhz,抽样频率为8khz,故pcm-a及pcm-b的码速率都是2.048mb,一帧中有32个时隙,其中一个时隙为pcm编码数据,另外31个时隙都是空时隙。
pcm信号码速率也是2.048mb,一帧中的32个时隙有29个是空时隙,第0个时隙为帧同步码(x1110010)时隙,第2个时隙为信号a的时隙,第1(或第3、第5、或第6—由拔码开关s2控制)时隙为信号b的时隙。
本实验产生的pcm信号类似于pcm基群信号,但第16个时隙没有信令信号,第0时隙中的信号与pcm基群的第0时隙的信号也不完全相同。
由于两个pcm编译码器用同一个时钟信号,因而可以对他们进行同步复接。
在译码之前,不需要对pcm进行分接处理,译码器的时隙同步信号实际上起到了对信号的分路作用。
在通信工程中,主要用动态范围和频率特性来说明pcm编译码器的性能。
动态范围的定义是译码器输出信噪比大于25db时允许编码器输入信号幅度的变化范围。
pcm编译码器的动态范围应大于图11-6所示的ccitt建议框架。
当编码器输入信号幅度超过其动态范围时,出现过载噪声,故编码输入
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